不銹鋼一般采用與碳鋼相同的立式、立彎式或弧形連鑄機。精煉后的鋼水倒入鋼包,經過吹氨站對鋼水溫度進行微調后吊到大包回轉臺等待連鑄。上一包鋼水鑄完后,經過回轉將待澆鋼包轉到中包注入口上方,然后通過長水口將鋼水注入中間包。中間包的鋼水經過浸入式水口進入結晶器成形和冷凝并連續下拉。表層凝固的鑄坯經過二冷段繼續快速冷卻至坯心成固體后進行定尺火焰切割,從而完成整個連鑄過程。
不(bu)(bu)銹鋼(gang)鋼(gang)水由(you)鑄錠改成鑄坯(pi)工(gong)藝,其作用不(bu)(bu)僅僅是(shi)為了(le)提高(gao)10%的(de)(de)(de)(de)成材率、節能和(he)縮短生產周(zhou)期,而且由(you)于連鑄工(gong)藝質(zhi)量(liang)控制手段的(de)(de)(de)(de)完(wan)善,目前已經(jing)成為提高(gao)產品質(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)必(bi)要手段。不(bu)(bu)銹鋼(gang)連鑄坯(pi)產品質(zhi)量(liang)集(ji)中(zhong)體(ti)現在(zai)除頭尾段坯(pi)外表面的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)修磨(mo)率已經(jing)達(da)到70%以上,總的(de)(de)(de)(de)表面修磨(mo)收(shou)得(de)率已達(da)到99.5%。為實現這個目標必(bi)須對(dui)鋼(gang)水進行精煉,達(da)到低的(de)(de)(de)(de)氧(yang)和(he)硫含量(liang),搞(gao)好大包和(he)中(zhong)包的(de)(de)(de)(de)冶金,精確控制鋼(gang)水溫度,實現無(wu)氧(yang)化(hua)澆注,進一步降低夾(jia)雜物含量(liang)。在(zai)此條件下根據不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)種做(zuo)到結晶器的(de)(de)(de)(de)振(zhen)動工(gong)藝與保護渣相匹(pi)配,使鑄坯(pi)表面的(de)(de)(de)(de)振(zhen)痕(hen)深(shen)度達(da)到≤200μm,由(you)此實現不(bu)(bu)銹鋼(gang)鑄坯(pi)表面基本不(bu)(bu)修磨(mo)軋制的(de)(de)(de)(de)目標。
1. 無氧化保護(hu)澆鑄
不銹鋼鋼水由于含有12%以上的鉻,與大氣接觸容易氧化成Cr2O3,生成>80μm的大型夾雜物,嚴重影響連鑄坯表面質量。所以不銹鋼無氧化保護澆鑄工藝措施是決定鑄坯和成品表面質量的關鍵性因素之一。
不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)無氧(yang)(yang)化保(bao)(bao)護(hu)澆(jiao)鑄(zhu)工藝措施包(bao)(bao)括大(da)包(bao)(bao)鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)保(bao)(bao)護(hu)(含(han)鋼(gang)(gang)(gang)渣保(bao)(bao)溫劑或(huo)大(da)包(bao)(bao)上(shang)加(jia)蓋),大(da)包(bao)(bao)鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)經長水(shui)(shui)口(kou)(kou)保(bao)(bao)護(hu)進(jin)(jin)入(ru)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)間包(bao)(bao)液面鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)以下,中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)包(bao)(bao)加(jia)蓋密封(feng),同時(shi)長水(shui)(shui)口(kou)(kou)與(yu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)間包(bao)(bao)蓋之間也要(yao)進(jin)(jin)行密封(feng)。中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)間包(bao)(bao)注人鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)前,中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)包(bao)(bao)充氬(氮(dan))約(yue)6分(fen)鐘使包(bao)(bao)內氧(yang)(yang)含(han)量<2%.中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)包(bao)(bao)鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)用中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)包(bao)(bao)堿性渣保(bao)(bao)護(hu),并在整個澆(jiao)鑄(zhu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)吹入(ru)氬(氮(dan))氣保(bao)(bao)護(hu)。中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)包(bao)(bao)鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)通過浸入(ru)式水(shui)(shui)口(kou)(kou)進(jin)(jin)入(ru)結(jie)晶器(qi),水(shui)(shui)口(kou)(kou)與(yu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)包(bao)(bao)之間進(jin)(jin)行密封(feng)。鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)進(jin)(jin)入(ru)結(jie)晶器(qi)液面用保(bao)(bao)護(hu)渣(上(shang)方通氬)保(bao)(bao)護(hu)。通過這樣(yang)的(de)(de)保(bao)(bao)護(hu),鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)氧(yang)(yang)含(han)量將(jiang)保(bao)(bao)持不(bu)變或(huo)有所降低。
2. 大包和中包冶金
大包冶金在不銹鋼生產或連鑄工藝中占有重要地位,其起下列作用:①. 快速脫硫,脫硫率可達80%.極力降低鋼中的硫含量不僅是連鑄純奧氏體不銹鋼防止表面微裂紋的重要措施,而且也是提高鑄坯熱加工塑性的重要措施。②. 進行鈣、稀土等合金化,這也是提高難變形不銹鋼熱塑性的重要措施。特別是可以防止Al2O3和TiN等高熔點(2030℃和3150℃)夾雜對水口的堵塞。③. 微調鋼水溫度,以確保中包鋼水過熱度30~45℃。④. 包底吹氬5分鐘,可以促使夾雜物上浮,凈化鋼液。中包設置的目的是在多爐連鑄更換大包時鋼水不斷流。目前中包冶金的作用也在發展,作用一是使夾雜物上浮到中包渣中,為此中包液面高度應控制在700mm以上,使用堿性中包渣有利夾雜物吸收,二是設置擋渣墻,見圖3-3,防止大包渣、中包渣和耐火材料熔損進入浸入式水口。
不銹鋼連鑄時鋼水大量接觸耐火材料,后者的熔損對鑄坯質量是嚴重的威脅。對此,中包應使用MgO質絕熱板干式沏筑。大包長水口和中包浸入式水口應使用高鋁石英質或Al2O3-CaO-ZrO2質材料。
3. 鑄坯(pi)成型
中(zhong)包鋼水(shui)進入結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)器(qi)(qi)急冷成鑄(zhu)(zhu)坯(pi)并向下(xia)(xia)拉出,鑄(zhu)(zhu)坯(pi)與結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)器(qi)(qi)界面(mian)的(de)(de)(de)(de)粘滯及相對運(yun)動所產生的(de)(de)(de)(de)摩(mo)擦(ca)阻力由結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)上下(xia)(xia)振(zhen)動和保護(hu)渣(zha)(zha)在鑄(zhu)(zhu)坯(pi)與結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)器(qi)(qi)壁(bi)間連續充填的(de)(de)(de)(de)潤滑作(zuo)用而(er)基(ji)本得到(dao)克服。結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)器(qi)(qi)保護(hu)渣(zha)(zha)被液(ye)(ye)面(mian)鋼水(shui)加熱熔化形成液(ye)(ye)態(tai)渣(zha)(zha)、糊(hu)狀渣(zha)(zha)、燒結(jie)(jie)渣(zha)(zha)和原保護(hu)渣(zha)(zha)四層結(jie)(jie)構(見(jian)圖3-4).在結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)器(qi)(qi)振(zhen)動作(zuo)用下(xia)(xia)在結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)器(qi)(qi)壁(bi)與鑄(zhu)(zhu)坯(pi)表面(mian)之間會形成渣(zha)(zha)膜(mo)。在與結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)器(qi)(qi)壁(bi)接觸(chu)的(de)(de)(de)(de)一(yi)側(ce)形成厚度(du)為(wei)1~3mm的(de)(de)(de)(de)固態(tai)渣(zha)(zha)膜(mo),而(er)在與鑄(zhu)(zhu)坯(pi)表面(mian)接觸(chu)的(de)(de)(de)(de)一(yi)側(ce)形成厚度(du)為(wei)0.1~0.3mm的(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)態(tai)渣(zha)(zha)膜(mo)。固態(tai)渣(zha)(zha)膜(mo)隨(sui)結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)器(qi)(qi)振(zhen)動,液(ye)(ye)態(tai)渣(zha)(zha)膜(mo)隨(sui)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)下(xia)(xia)移到(dao)結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)器(qi)(qi)下(xia)(xia)半部凝固,隨(sui)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)離開結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)器(qi)(qi)造(zao)成保護(hu)渣(zha)(zha)消耗。
結(jie)晶器一(yi)般采(cai)(cai)用(yong)正弦(xian)曲(qu)線(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)(dong)方式,結(jie)晶器上下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)周期式振(zhen)動(dong)(dong)為克服鑄坯阻力創造了條件,但是同(tong)時(shi)又在它向下(xia)移動(dong)(dong)時(shi)使鑄坯表面產生(sheng)一(yi)定深度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)痕(hen)。較深的(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)痕(hen)在下(xia)個工序加熱中由于不(bu)能全部(bu)生(sheng)成(cheng)氧化皮(pi)而殘留在熱軋(ya)后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)品(pin)表面,成(cheng)為不(bu)良品(pin)。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)連(lian)鑄技術和(he)連(lian)鑄工藝的(de)(de)(de)(de)(de)(de)各項工作都反(fan)映在減小振(zhen)痕(hen)深度上。為了使不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)痕(hen)深度≤0.2mm,應(ying)根據鋼(gang)(gang)(gang)夾雜或(huo)鋼(gang)(gang)(gang)種確(que)定不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)程和(he)振(zhen)動(dong)(dong)頻率(lv)。易漏鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1Cr13等鉻系不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)應(ying)采(cai)(cai)用(yong)大振(zhen)程、低(di)振(zhen)動(dong)(dong)頻率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工藝;對(dui)于熱塑性(xing)良好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)應(ying)采(cai)(cai)用(yong)小振(zhen)程高振(zhen)動(dong)(dong)頻率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工藝。具(ju)體(ti)采(cai)(cai)取(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)(dong)參(can)數(shu)由保護渣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)消耗所決定。
4. 電磁攪拌
電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban)技術和(he)(he)應用(yong)效(xiao)果(guo)目前(qian)已經比(bi)(bi)較(jiao)成(cheng)熟(shu)。對(dui)于大(da)(da)(da)方(fang)坯(pi)(pi)和(he)(he)小(xiao)方(fang)坯(pi)(pi)(>150mm,≤150mm)連鑄(zhu),為(wei)了生(sheng)產(chan)(chan)高(gao)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)鑄(zhu)坯(pi)(pi)和(he)(he)軋材(cai),電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban)是(shi)必須采(cai)取(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)措施,而且(qie)必須采(cai)取(qu)(qu)提(ti)高(gao)鑄(zhu)坯(pi)(pi)表(biao)(biao)面(mian)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)晶(jing)(jing)(jing)器電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban)(M-EMS)和(he)(he)改善中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)偏析(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二冷電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban)(S-EMS)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)組合式(shi)攪(jiao)拌(ban)(ban)。由(you)于方(fang)圓坯(pi)(pi)斷面(mian)積比(bi)(bi)板(ban)(ban)坯(pi)(pi)小(xiao),所以(yi)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)清理損耗和(he)(he)工作(zuo)量(liang)(liang)要(yao)比(bi)(bi)板(ban)(ban)坯(pi)(pi)大(da)(da)(da)得多,因(yin)(yin)此提(ti)高(gao)方(fang)圓坯(pi)(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)經濟效(xiao)益也(ye)比(bi)(bi)板(ban)(ban)坯(pi)(pi)大(da)(da)(da)得多。M-EMS攪(jiao)拌(ban)(ban)對(dui)提(ti)高(gao)鑄(zhu)坯(pi)(pi)表(biao)(biao)面(mian)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)有重要(yao)作(zuo)用(yong)。其機(ji)理是(shi):①. 液(ye)心(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運動(dong)均(jun)勻(yun)(yun)了內(nei)部鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度,并使保護渣均(jun)勻(yun)(yun)熔(rong)化,因(yin)(yin)此形成(cheng)振痕穩定(ding)和(he)(he)厚度均(jun)勻(yun)(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)坯(pi)(pi)殼并與(yu)結(jie)晶(jing)(jing)(jing)器壁接觸良好;②. 液(ye)心(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流動(dong)沖(chong)洗(xi)使凝(ning)(ning)固(gu)殼內(nei)表(biao)(biao)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)夾(jia)雜(za)和(he)(he)氣泡(pao)上(shang)浮(fu)到液(ye)面(mian)中(zhong)(zhong)心(xin)(xin),人工撈(lao)出可(ke)提(ti)高(gao)鑄(zhu)坯(pi)(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)和(he)(he)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)純凈度。S-EMS攪(jiao)拌(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)是(shi)大(da)(da)(da)幅度減小(xiao)鑄(zhu)坯(pi)(pi)表(biao)(biao)層細(xi)等(deng)軸(zhou)晶(jing)(jing)(jing)內(nei)側的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柱狀(zhuang)晶(jing)(jing)(jing)厚度,使其變成(cheng)等(deng)軸(zhou)晶(jing)(jing)(jing),從而可(ke)以(yi)明顯降低中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)偏析(xi)和(he)(he)疏松。這對(dui)最終成(cheng)品(pin)圓鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)線(xian)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)判定(ding)和(he)(he)二次加工性帶有決定(ding)性。為(wei)了消除(chu)軋材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柱狀(zhuang)晶(jing)(jing)(jing),不使用(yong)S-EMS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)坯(pi)(pi)壓縮比(bi)(bi)約在(zai)(zai)10左(zuo)右,而采(cai)取(qu)(qu)S-EMS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓縮比(bi)(bi)為(wei)5時就(jiu)可(ke)以(yi)達到。因(yin)(yin)此采(cai)用(yong)S-EMS也(ye)可(ke)以(yi)使用(yong)較(jiao)小(xiao)尺寸(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)坯(pi)(pi)生(sheng)產(chan)(chan)較(jiao)大(da)(da)(da)規格的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)品(pin),或在(zai)(zai)同等(deng)條件下進一(yi)步提(ti)高(gao)軋材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度、塑性和(he)(he)沖(chong)擊性。中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)偏析(xi)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)(yin)是(shi)鑄(zhu)坯(pi)(pi)在(zai)(zai)凝(ning)(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)碳(tan)、硫(liu)、磷(lin)、錳等(deng)溶質(zhi)(zhi)(含非金(jin)屬夾(jia)雜(za)物及(ji)氣相等(deng)輕質(zhi)(zhi)相)元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)度逐漸(jian)增高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo),因(yin)(yin)此S-EMS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)機(ji)理是(shi)鑄(zhu)坯(pi)(pi)出結(jie)晶(jing)(jing)(jing)器后(hou),利(li)用(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)使液(ye)心(xin)(xin)鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)在(zai)(zai)轉動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)凝(ning)(ning)固(gu),這樣,一(yi)方(fang)面(mian)使溶質(zhi)(zhi)元素分布(bu)均(jun)勻(yun)(yun),改善中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)偏析(xi)度,另一(yi)方(fang)面(mian),由(you)于鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉動(dong)沖(chong)刷凝(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)沿(yan),使已成(cheng)固(gu)態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微粒變成(cheng)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)晶(jing)(jing)(jing)核,因(yin)(yin)此擴大(da)(da)(da)了等(deng)軸(zhou)晶(jing)(jing)(jing)比(bi)(bi)率(lv),相對(dui)減少(shao)了柱狀(zhuang)晶(jing)(jing)(jing)量(liang)(liang)。M-EMS與(yu)S-EMS組合式(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban)可(ke)以(yi)適應優(you)質(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)需要(yao),但是(shi)對(dui)于碳(tan)含量(liang)(liang)>0.50%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)彈簧鋼(gang)(gang)(gang)等(deng)鋼(gang)(gang)(gang)種,為(wei)了解決心(xin)(xin)部碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)偏析(xi),應在(zai)(zai)鑄(zhu)坯(pi)(pi)凝(ning)(ning)固(gu)末期對(dui)糊(hu)狀(zhuang)鋼(gang)(gang)(gang)液(ye)進行電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban),即F-EMS。
電磁(ci)攪(jiao)拌的原(yuan)理(li)是鋼(gang)水(shui)在磁(ci)場的作(zuo)用下產(chan)生感應(ying)(ying)電流和電磁(ci)力而使(shi)鋼(gang)水(shui)運動。目前廣泛使(shi)用的是基(ji)于異步電機(ji)原(yuan)理(li)而設計(ji)的旋轉攪(jiao)拌器。基(ji)于直(zhi)流電機(ji)原(yuan)理(li)設計(ji)的直(zhi)線攪(jiao)拌對于改(gai)善鑄坯斷(duan)面成分的均勻性較差(cha)。以上兩種方式迭加而成的螺(luo)旋攪(jiao)拌,由于投資大,技術控制(zhi)較復雜,應(ying)(ying)用不多。